Bis zu 50% höhere Geschwindigkeit

Warum können Hybridlager im Vergleich zu reinen Stahlkugellagern eine bis zu 50 % höhere Drehzahl erreichen? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir verstehen, was im Inneren des Lagers passiert, wenn man die Drehgeschwindigkeit erhöht. Wenn Sie die Drehzahl eines Lagers erhöhen, nehmen die auf die Kugeln wirkenden Fliehkräfte zu und drücken die Kugeln in Richtung der Außenlaufbahn. Der Anpressdruck zwischen den Kugeln und der Außenlaufbahn steigt und die erzeugte Reibung und der Verschleiß zwischen den Kugeln und der Laufbahn nehmen zu, ebenso wie die Betriebstemperatur. Um diesen Effekt zu minimieren, müssen Sie die Masse der Kugeln verringern.

Härter als der Rest

Kugeln aus Siliziumnitrid (SI3N4) haben eine geringere Dichte und sind daher leichter (58 %) als Stahlkugeln. Dadurch werden die Kräfte auf den Außenring erheblich verringert. SI3N4 hat auch einen höheren Elastizitätsfaktor (~ 63 %), was bedeutet, dass das Material bei gleicher Belastung eine geringere elastische Verformung aufweist als Stahlkugeln. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen der Kugel und der Laufbahn verringert und die Betriebstemperatur gesenkt. Der höhere Elastizitätsfaktor erhöht auch die Steifigkeit des Lagers und ermöglicht bei Bedarf eine genauere Spieleinstellung.

Bei einem Schrägkugellager (ACBB), bei dem eine Verschiebung zwischen Innen- und Außenring vorliegt, erhöht sich durch die Erhöhung der Drehzahl und die damit verbundenen höheren Fliehkräfte, der Druck auf die äußere Laufbahn. Der Druck auf die innere Laufbahn verringert sich hingegen. Dadurch ändert sich der Kontaktwinkel zwischen der Kugel und den Innen-/Außenlaufbahnen, was zu einem Gleiten zwischen der Kugel und entweder der Innen- oder der Außenlaufbahn führt. Da die Belastung an der Außenlaufbahn höher ist als an der Innenlaufbahn, wird die Kugel am Außenring geführt und das Gleiten findet an der Innenlaufbahn statt, was zu Wärmeentwicklung führt.

Das geringe Gewicht reduziert die Zentrifugalkraft auf die Laufbahn, wenn sich das Lager dreht, und der Verschleiß ist deutlich geringer, so dass das Lager länger in bestem Zustand bleibt. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass das Lager bei wesentlich höheren Drehzahlen - bis zu 50 % - betrieben werden kann, was den Einsatz von langlebigen Lagern in anspruchsvollen Hochgeschwindigkeitsanwendungen, wie z. B. Werkzeugmaschinenspindeln und Turbomaschinen, ermöglicht.